(一)技術領域
本發明涉及一種基于FPGA(現場可編程門陣列，Field?Programming?Gates Array)的超寬帶射頻數字接收機裝置及其實現方法。屬于通信領域。
(二)背景技術
超寬帶(UWB：Ultra?Wide?Band)的概念首先由美國軍方于1989年提出， 2002年4月，美國聯邦通信委員會給出了超寬帶信號的兩種定義，一種是信號的 -10dB絕對帶寬不小于500MHz，另一種是信號的-10dB相對帶寬不小于20％。信 號帶寬滿足超寬帶信號定義的系統統稱為超寬帶系統。
超寬帶通信的最主要的優點是可以獲得極低的類似于高斯白噪聲的功率譜 密度，基本不影響現有的無線通信系統，從而可與之共存以提高頻譜利用率。 由于超寬帶信號的帶寬很寬，因此超寬帶通信可用很低的發射功率達到傳統窄 帶通信無法達到的數據速率。
然而優點也是缺點，極低的功率譜密度使超寬帶信號的檢測十分困難，而 且信號動態范圍較大，需要高動態范圍的發生電路：發射機簡單，但接收機卻 復雜耗電；信號的捕獲和同步時間較長等等。針對上述問題，本發明設計一種 合理的接收機裝置及其實現方法，來滿足高速超寬帶信號處理的要求。
傳統的接收機采用的是模擬電路的結構，其基本思想是將射頻信號通過混 頻變為中頻信號，而后將中頻信號進行濾波，通過二次混頻將信號頻譜搬移到 零中頻處，進行寬帶處理后送于用戶接口。隨著數字化的發展，特別是硬件技 術的提高，軟件無線電技術(Software?Radio)逐漸發展為主流。軟件無線電的 基本思想是以一個通用、標準、模塊化的硬件平臺為依托，通過軟件編程來實 現無線電的各種功能，從基于硬件、面向用途的無線通信機設計中解放出來。 功能軟件化的實現勢必要求減少功能單一、靈活性差的硬件電路，尤其是減少 模擬環節，把數字化處理(A/D和D/A轉換，即模擬/數字轉換和數字/模擬轉換) 盡量靠近天線。軟件無線電強調體系結構的開放性和全面可編程性，通過軟件 更新改變硬件的配置結構，實現新的功能。軟件無線電采用標準的、高性能的 開放總線結構，以利于硬件模塊的不斷升級和擴展。與模擬系統相比，數字系 統中不存在溫度漂移增益變化和直流電平漂移等現象，具有更好的性能以及更 強的靈活性，接收機作為電子系統中關鍵的一環，數字化是其必然的發展方向。
按照軟件無線電的理論，ADC(模擬到數字轉換器，Analog?to?Digital Converter)和DAC(數字到模擬轉化器，Digital?to?Analog?Converter)盡量靠近 射頻(RF，Radio?Frequency)段或中頻段進行數字化，然后根據需要對此數字 信號進行處理，完成接收機的各種功能(如變頻，濾波，加密解密，擴頻解擴 等)，最終理想是全頻段的數字化處理，由軟件來完成所有的功能。然而就目前 數字器件的性能而言，無法實現射頻的全采樣，但隨著數字信號處理技術和微 電子技術的提高，射頻的帶通采樣接收機的實現已成為可能。
數字接收機的軟件無線電主要由ADC、DAC、高速數字信號處理單元組成。 其中，ADC和DAC是最為關鍵的部分，它直接體現軟件無線電接收機的特點。 數字接收機對模擬信號直接采樣，具有高精度、高可靠性、抗干擾能力強、靈 活可變等許多優點，可以避免因基帶處理的I、Q幅相不一致所帶來的一系列問 題。
近年來，數字接收機受到國內外商用和軍用通信領域的高度重視，發展非 常迅速。總結起來，數字接收機的一般結構主要包括：ASIC(專用集成電路， Application?Specific?Integrated?Circuit)結構、FPGA結構、DSP+FPGA結構和DSP (數字信號處理器，Digital?Signal?Processor)結構的數字接收機。
ASIC的例子：中國電子科技集團54研究所設計一款ASIC結構的數字接收 機。該接收機采用美國STANFORD公司的專用ASIC套片，包括數字下變頻器 STEL-2130，數字匹配濾波器STEL-3310，數字解調器STEL-2120和微處理器 89C51。其能夠完成偽碼速率為11Mbps，擴頻碼長小于256的全數字化DS擴頻 通信接收功能。該接收機具有集成度高，開發周期短等特點，在通信終端中得 到了廣泛應用。
